能否通过读别人的GLSL代码来提升自己的物理渲染方面的能力?

super1 · 发表于 2021-7-4 12:42

我是引擎制作这个岗位的程序员, 目前不是游戏方向的.

Ylisar · 发表于 2021-7-4 12:44

我觉得理解基于物理的渲染（PBR）可以按自顶向下的方法，由浅入深逐渐加深理解，不至于在各种繁杂的理论和算法细节中迷失方向。
首先，从使用上、从美术角度、从感观上先有一个直观的印象，熟悉一些概念，这些概念对渲染效果有着什么样的影响，尝试着做一些物理材质。这方面可以参考 Substance 、八猴、和知乎上的一些参考，比如：

然后，尝试看一些理论对这些概念在物理上怎么解释，建立了怎样的数学模型，进一步理解各个数学模型在效果上的影响，漫反射模型是什么样的效果，镜面反射中的 F、D、G 函数分别是什么样的，作用是什么，决定着效果的哪些成分，这部分的参考就比较多了，其中最重要的参考就是SIGGRAPH 的几篇论文，可以结合知乎上的笔记一起理解，其他资料自行搜索。下面是一些我看过的，认为比较有价值的资料：

这时，理论可以结合 glTF Viewer 查看各个参数、数学模型的可视化
PBR各项目参数、模型可视化
最后，是实践。可以学习一些优秀引擎的代码实现及论文，一个可选的参考是 Unity 的 Standard Shader 的实现，并尝试在 Unity 中自行实现 PBR 渲染。一些个人认为比较重要的参考：

整个过程可能会非常漫长，需要在一遍一遍的“直观-理论-实践”的反复循环中，带着疑问回过头看去理解，来提升这方面的能力。

unityloverz · 发表于 2021-7-4 12:53

　　这些都有文档的啊，可以翻翻 https://blog.selfshadow.com 这个网站，里面收集了很多 PBR 的文档资料。尤其是2013年的，SIGGRAPH 2013 Course: Physically Based Shading in Theory and Practice，有PPT和PDF文档，有时间可以学习，没时间，那就直接抄吧。各种参数的意义，都有说明。“阿尔法=粗糙度^2”是通过观察总结而来的经验公式。阿尔法SQ=阿尔法*阿尔法，sq是squared，公式里有平方。不要强迫自己去理解，不是什么高深的算法。你也会遇到 Schlick 给出的Fresnel 反射近似公式 $F_{Schlick}(F_0, \vec h, \vec v) = F_0 + (1 - F_0) ( 1 - (\vec h \cdot \vec v))^5$ ，到时候，也不要问为什么这里是5次方之类的问题，会不会取 5.2 更好？这是结合实验数据分析，拟合得到的比较好的数据而已。
　　如果不看 SIGGRAPH 文档，不看 Real Time Rendering 书，那就看下面的 PBR 教程和网站了。第一个是 Filament 官网的，然后 learnopengl.com 网站，目前有对应的中文网站翻译。
　　你不是要去读懂别人的代码，是要把人家研究好的公式，转化成代码，能用就行了。然后有时间熟悉 PBR 这一套理论。毕竟你不是做科研的，是做工程的。
Physically Based Rendering in Filamenthttps://learnopengl.com/PBR/Theoryhttp://pbrt.org/　　shader 有很多 #if 很正常，毕竟有些 shader 的内部大部分代码是一样的，可能需要在不同的数量、公式、函数之间切换，还有就是shader 使用的 attribute / uniform （对应 Unity 术语keyword）也不一样，你想想，每个选项至少有2个分支，n个选项就有 $2^n$ 个 shader 变体（对应 Unity 术语 Shader Variant Collection），你如果不用 #if 宏控制，10个配置，shader 文件数量就1024了，代码其实有很多地方是重复的，维护起来也不好，多个地方要跟着改。
#pragma multi_compile A B C
#pragma multi_compile D Emulti_compile 是创建 shader 变体（Shader variant）的指导语句。以上创建了 3x2=6 个 shader 变体——A+D, B+D, C+D, A+E, B+E, C+E。
　　shader 程序，涉及到很多线性代数、微积分、各种 noise 等数学知识。然后 PBR 理论需要预先查看文档，直接看代码就会陷入题目中一样的纠结，很多公式，然后为什么这里要平方，就出不来了……
　　物理渲染方面的能力？抱歉差点没看懂。我首先想到的是物理引擎，然后才发现，你应该是要说的是基于物理的渲染（physically based rendering），交流时说 PBR 缩写也行，不要说物理渲染（physical rendering）了。
　　冯乐乐的书《Unity Shader入门精要》可以看看，里面有章节讲PBR，讲灯光和材质。入门书籍，封面画着一个刚入门的人物。该书围绕 Unity 引擎编写 shader 相关的基础知识、引擎相关知识，是一本非常优秀的着色器入书籍。GitHub 为 candycat1992/Unity_Shaders_Book，然后这是她写书的经历《一本技术书籍是如何出版的……》。

fwalker · 发表于 2021-7-4 12:55

主要是原理懂了，公式懂了，各个参数知道其意义，也就通了。告诉你个比较好的教程，filament 的材质文档，堪称教程级别的文档。搞引擎也分几个方面吧，不是啥都通，处处通。当然你做到啥都懂，也就是大神级别了。这东西说实在都懂了，没个几年功夫苦研究理论是不行的。

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